基于嵌入式系统的智能触发装置及其控制方法制造方法及图纸

一种基于嵌入式系统的智能触发装置，包括电源，其中：包括ARM系统板、信号采集模块和信号触发模块，信号采集模块用于完成对多路数据信号的实时采集，并通过I2C数据总线接口向ARM系统板输出；ARM系统板接收实时采集的数据信号，利用内置数据处理模型对多路数据信号进行实时处理，在符合内置触发策略时生成触发数据，通过GPIO接口输出；信号触发模块通过GPIO接口与ARM系统板通信，根据触发数据生成相应的触发信号。实现了多通道数据信号实时采集、同步高效的数据分析和及时的触发信号输出，还包括其控制方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种信号触发装置，特别是一种基于嵌入式系统的信号触发装置。
技术介绍
目前，在材料力学试验中不仅需要记录载荷、位移等传感器的数据，还往往需要同步拍摄试样变形破坏过程的照片。在采用普通相机拍摄时，可以手动控制快门并记录拍摄时的载荷或位移量。尽管同步误差不是很大，但若拍摄间隔较短时，实验操作还是很繁琐的，工作量很大。若采用高速相机拍摄，因为一秒钟要拍摄成百上千甚至数十万帧照片，手动控制快门带来的误差是很大的。不仅是同步性很差，有时甚至错过了拍摄时机。此外，在材料实验机与扫描电镜、工业CT、声发射等设备配合工作时，也需同步记录SEM图像、CT图像、声发射信息等对应的载荷位移信息，或根据特定的载荷位移数据来启动拍摄记录过程。现有的材料实验机一般没有提供触发信号的输出端口。极个别高端实验机也就仅仅提供一个根据预设阈值来输出触发信号的端口，不能根据实时采集的数据来输出触发信号。由于触发信号要根据测量到的载荷位移等数据结果来输出，实时和高精度的数据采集是首要基础。在接收到测量数据后，需要进行一系列的智能判断，以确定是否输出触发信号。尽管可以选择微机来完成这些工作，但由于其体积较大，不便移动，缺乏灵活性，且由于微机及其操作系统基于普林斯顿结构的特点，实时性不理想。而单片机及DSP芯片虽能很好的实现实时数据采集，但对数据的逻辑分析能力不强，难以根据具体的实验目的灵活调整数据分析判断方法来输出触发信号。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于嵌入式系统的智能触发装置，解决无法对大量实时采集的信号进行复杂的数据分析，并及时生成触发控制信号的技术问题。本专利技术的另一个目的是提供一种对上述基于嵌入式系统的智能触发装置的控制方法，解决信号采集、数据处理和控制信号生成不易同步和协调的技术问题。本专利技术的基于嵌入式系统的智能触发装置，包括电源，其中还包括ARM系统板、信号采集模块和信号触发模块，信号采集模块用于完成对多路数据信号的实时采集，并通过I2C数据总线接口向ARM系统板输出；ARM系统板接收实时采集的数据信号，利用内置数据处理模型对多路数据信号进行实时处理，在符合内置触发策略时生成触发数据，通过GPIO接口输出；信号触发模块通过GPIO接口与ARM系统板通信，根据触发数据生成相应的触发信号。所述信号采集模块包括多通道A/D转换装置与I2C总线接口，多通道A/D转换装置，用于同时采集多路实时数据信号，输出采集数据；通过I2C总线接口将采集数据传送至ARM系统板；多通道A/D转换装置包括信号调理装置、模数转换装置和通道选择装置，信号调理装置，将待采集信号源的电压幅值按比例转换为设定幅值范围内的电压信号输出；模数转换装置，将信号调理装置输出的电压信号进行模数转换后作为采集数据输出；通道选择装置，从若干个待采集信号源中选定一个或若干作为信号调理装置的信号输入。所述信号触发模块包括电平驱动装置与GPIO接口，电平驱动装置，通过GPIO接口接收触发数据，将触发数据转换为相应的脉冲信号或模拟信号输出。所述信号触发模块还包括第一触发开关电路，第一触发开关电路通过GPIO接口输入触发信息。所述信号触发模块还包括第二触发开关电路，将输入触发信息直接转换为相应的脉冲信号或模拟信号输出。所述信号采集模块中包括第一模/数转换器、第二模/数转换器、第一全差动放大器、第二全差动放大器、多路复用器，第一模/数转换器的引脚3和引脚4分别通过I2C总线接口的引脚SCL和引脚SDA连接外围系统板的I2C总线接口，第一模/数转换器的引脚3连接上拉电阻R21后连接+5V工作电压，第一模/数转换器的引脚4连接上拉电阻R22后连接+5V工作电压，第一模/数转换器的引脚5连接+5V工作电压，第一模/数转换器的引脚2接地；第二模/数转换器的引脚3和引脚4分别通过I2C总线接口的引脚SCL和引脚SDA连接外围系统板的I2C总线接口，第二模/数转换器的引脚3连接上拉电阻R21后连接+5V工作电压，第二模/数转换器的引脚4连接上拉电阻R22后连接+5V工作电压，第二模/数转换器的引脚5连接+5V工作电压，第二模/数转换器的引脚2接地；第一全差动放大器的引脚5连接第一模/数转换器的引脚6，第一全差动放大器的引脚4连接第一模/数转换器的引脚I，第一全差动放大器的引脚6连接-12V工作电压，第一全差动放大器的引脚3连接+12V工作电压，第一全差动放大器的引脚8串联电阻Rl后连接多路复用器的引脚8，第一全差动放大器的引脚I串联电阻R3后接地，第一全差动放大器的引脚2连接电压基准电路的输出电压，第一全差动放大器的引脚8和引脚5之间连接电阻R2，第一全差动放大器的引脚I和引脚4之间连接电阻R4 ;第二全差动放大器的引脚5连接第二模/数转换器的引脚6，第二全差动放大器的引脚4连接第二模/数转换器的引脚I，第二全差动放大器的引脚6连接-12V工作电压，第二全差动放大器的引脚3连接+12V工作电压，第二全差动放大器的引脚8串联电阻R5后连接待采集的信号源，第二全差动放大器的引脚I串联电阻R7后接地，第二全差动放大器的引脚2连接电压基准电路的输出电压，第二全差动放大器的引脚8和引脚5之间连接电阻R6，第二全差动放大器的引脚I和引脚4之间连接电阻R8 ；多路复用器的引脚2连接+12V工作电压，多路复用器的引脚1、引脚16、引脚15连接外围系统板的GPIO接口，多路复用器的引脚3连接-12V工作电压，多路复用器的引脚13连接+12V工作电压，多路复用器的引脚4、引脚5、引脚6、引脚7、引脚12、引脚11、引脚10、引脚9连接待采集的信号源，多路复用器的引脚14接地。所述信号触发模块包括电平转换芯片、按键S1、按键S2、场效晶体管Q1、发光二极管D1、触发器，电平转换芯片的引脚6串联电阻R34后输出触发信号，电平转换芯片的引脚I连接+5V工作电压，电平转换芯片的引脚I串联电容C12后接地，电平转换芯片的引脚2和引脚22连接数字参考地，电平转换芯片的引脚18通过GPIO接口连接外围系统板的GPIO接口，电平转换芯片的引脚11、引脚12、引脚13接地，电平转换芯片的引脚23和引脚24通过电容C13接地，电平转换芯片的引脚23连接3. 3V工作电压；按键SI 一端接地，按键SI的另一端连接GPIO接口，按键SI连接GPIO接口的一端串联电阻R30后连接3. 3V工作电压；场效晶体管Ql的栅极串联电阻R31后连接GPIO接口，场效晶体管Ql的栅极串联电阻R32后连接3. 3V工作电压，场效晶体管Ql的漏极接地，场效晶体管Ql的源极依次串联发光二极管Dl和电阻R33后连接+5V工作电压，发光二极管Dl的正极连接电阻R33 ；按键S2 —端接地，按键S2的另一端串联电阻R35后连接触发器的输入端，触发器的输出端输出触发信号，触发器的输入端串联电阻R36后连接+5V工作电压,触发器的输入端串联电容ClO后接地。所述信号采集模块还包括电压基准电路，通过电压基准电路的输出电压设定所述幅值范围。根据所述的基于嵌入式系统的智能触发装置的控制方法，包括以下步骤步骤1，通过信号采集模块实时采集各数据源或信号源的数据信号；步骤2，通过ARM系统板分析处理采集的数据信号，生成触发数据，并输出；步骤3，信号触发模块根本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于嵌入式系统的智能触发装置，包括电源，其特征在于：还包括ARM系统板（01）、信号采集模块（02）和信号触发模块（03），信号采集模块（02）用于完成对多路数据信号的实时采集，并通过I2C数据总线接口向ARM系统板（01）输出；ARM系统板（01）接收实时采集的数据信号，利用内置数据处理模型对多路数据信号进行实时处理，在符合内置触发策略时生成触发数据，通过GPIO接口输出；信号触发模块（03）通过GPIO接口与ARM系统板（01）通信，根据触发数据生成相应的触发信号。

【技术特征摘要】
1.一种基于嵌入式系统的智能触发装置，包括电源，其特征在于还包括ARM系统板 (01)、信号采集模块(02)和信号触发模块(03)，信号采集模块(02)用于完成对多路数据信号的实时采集，并通过I2C数据总线接口向 ARM系统板(01)输出；ARM系统板(01)接收实时采集的数据信号，利用内置数据处理模型对多路数据信号进行实时处理，在符合内置触发策略时生成触发数据，通过GPIO接口输出；信号触发模块(03)通过GPIO接口与ARM系统板(01)通信，根据触发数据生成相应的触发信号。2.根据权利要求1所述的基于嵌入式系统的智能触发装置，其特征在于所述信号采集模块(02)包括多通道Α/D转换装置(021)与I2C总线接口，多通道Α/D转换装置(021)，用于同时采集多路实时数据信号，输出采集数据；通过I2C 总线接口将采集数据传送至ARM系统板(01)；多通道Α/D转换装置(021)包括信号调理装置(211)、模数转换装置(212)和通道选择装置(213)，信号调理装置(211)，将待采集信号源的电压幅值按比例转换为设定幅值范围内的电压信号输出；模数转换装置(212)，将信号调理装置(211)输出的电压信号进行模数转换后作为采集数据输出；通道选择装置(213)，从若干个待采集信号源中选定一个或若干作为信号调理装置 (211)的信号输入。3.根据权利要求2所述的基于嵌入式系统的智能触发装置，其特征在于所述信号触发模块(03)包括电平驱动装置(031)与GPIO接口，电平驱动装置(031 )，通过GPIO接口接收触发数据，将触发数据转换为相应的脉冲信号或模拟信号输出。4.根据权利要求3所述的基于嵌入式系统的智能触发装置，其特征在于所述信号触发模块(03)还包括第一触发开关电路(033)，第一触发开关电路(033)通过GPIO接口输入触发信息。5.根据权利要求4所述的基于嵌入式系统的智能触发装置，其特征在于所述信号触发模块(03)还包括第二触发开关电路(034)，将输入触发信息直接转换为相应的脉冲信号或模拟信号输出。6.根据权利要求5所述的基于嵌入式系统的智能触发装置，其特征在于所述信号采集模块(02)中包括第一模/数转换器(U1)、第二模/数转换器(U2)、第一全差动放大器 (U3)、第二全差动放大器(U4)、多路复用器(U5)，第一模/数转换器(Ul)的引脚3和引脚4分别通过I2C总线接口的引脚SCL和引脚 SDA连接外围系统板(012 )的12C总线接口，第一模/数转换器(Ul)的引脚3连接上拉电阻 R21后连接+5V工作电压，第一模/数转换器(Ul)的引脚4连接上拉电阻R22后连接+5V 工作电压，第一模/数转换器(Ul)的引脚5连接+5V工作电压，第一模/数转换器(Ul)的引脚2接地；第二模/数转换器(U2)的引脚3和引脚4分别通过I2C总线接口的引脚SCL和引脚SDA连接外围系统板(012 )的12C总线接口，第二模/数转换器(U2 )的引脚3连接上拉电阻 R21后连接+5V工作电压，第二模/数转换器(U2)的引脚4连接上拉电阻R22后连接+5V 工作电压，第二模/数转换器(U2)的引脚5连接+5V工作电压，第二模/数转换器(U2)的引脚2接地；第一全差动放大器(U3)的引脚5连接第一模/数转换器(Ul)的引脚6，第一全差动放大器(U3)的引脚4连接第一模/数转换器(Ul)的引脚1，第一全差动放大器(U3)的引脚6 连接-12V工作电压，第一全差动放大器(U3)的引脚3连接+12V工作电压，第一全差动放大器(U3)的引脚8串联电阻Rl后连接多路复用器(U5)的引脚8，第一全差动放大器(U3) 的引脚I串联电阻R3后接地，第一全差动放大器(U3)的引脚2连接电压基准电路(214)的输出电压，第一全差动放大器(U3)的引脚8和引脚5之间连接电阻R2,第一全差动放大器 (U3)的引脚I和引脚4之间连接电阻R4 ；第二全差动放大器(U4)的引脚5连接第二模/数转换器(U2)的引脚6，第二全差动放大器(U4)的引脚4连接第二模/数转换器(U2)的引脚1，第二全差动放大器(U4)的引脚6 连接-12V工作电压，第二全差动放大器(U4)的引脚3连接+12V工作电压，第二全差动放大器(U4)的引脚8串联电阻R5后连接待采集的信号源，第二全差动放大器(U4)的引脚I串联电阻R7后接地，第二全差动放大器(U4)的引脚2连接电压基准电路(214)...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭瑞东，杨彦从，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：